光和我国光气候研究简介

一、光的基本概念从普通物理学中人们知道,任何物体的温度只要高于绝对温度零度(摄氏温度—273度),就会发出不同波长的电磁波。人的器官或仪器就能感觉出它的存在,甚至能测量出其能量的大小。光是以电磁波形式传播的辐射能,电磁辐射的波长范围很广,只有波长在380—760nm(纳米)的电磁波,人眼才能感觉到,称之为可见光。波长短于380nm的是紫外线、x 射线、γ射线、宇宙线;长于760nm 的是红外线、无线电波等等。它们与光的性质不同,人眼是看不见的。380—760nm 范围内的不同波长可见光。

北京城区和远郊区大气气溶胶的相似性研究

文章通过对北京城区和远郊区采集的气溶胶样品物理化学性质的分析,考察了两地气溶胶性质的相似性。 样品于2001年9月7～16日,11月3～27日,2002年1月30日～2月6日和2003年1月28日～5月21日分别在北 京舞蹈学院(城区)和昌平昭陵(远郊区)进行采集。根据元素富集因子(EF)的分析,几大类元素的源相似,自然源和 人为源对其均有重要的贡献。当然,在两地的大气气溶胶浓度是不同的。秋季总悬浮颗粒物平均浓度城区为177.1 g/m3,远郊区为117.4g/m3。城区气溶胶细粒子PM2.5质量浓度冬季为153g/m3,秋季为124.3g/m3。城区和 远郊区的大气气溶胶中各类元素占所测元素的百分数相近。两地主要元素百分数序列均为(Fe,Ca,Al)>(K,Na, Mg,Cl)>(S,Sb,As)>(Br,Ba,V,Pb),前3项之和超过94%。城、远郊区大气气溶胶质量浓度和元素浓度的粒径分 布也很相似。用Andersen9级采样器采集的气溶胶质量浓度PM10占其总质量浓度PM(A总)的95%以上,PM2.1/ PM10>62%。可见,气溶胶中可吸入颗粒物占绝对优势,而可吸入颗粒物又以细粒子为主。细粒子中以人为污染元 素S,As,Pb,Br和Zn为主,其PM2.1/PM10>60%,最高可达90%。气溶胶细粒子PM2.5的污染是区域性的。在城 区北京舞蹈学院单点监测的PM2.5,一定程度上可反应出北京市区PM2.

天然放射性核素铍-7和铅-210在大气示踪研究中的应用

文章介绍了大气中天然放射性核素铍 7(7Be)、铅 2 10 (2 10 Pb)源、汇特征以及示踪大气动力输送过程的一般原理。对国内、外有关7Be、2 10 Pb观测研究历史、现状以及它们在大气科学中应用成果也作了综述性的描述。7Be和2 10 Pb是示踪研究平流层与对流层交换、气溶胶干、湿沉降等过程的一个重要的示踪物。随着大气中传统的核试验所产生的13 7Cs、90 Si等示踪同位素背景浓度的降低 ,7Be和2 10 Pb的示踪作用在大气科学应用中将越来越得到重视。

1974—2010年雅鲁藏布江源头杰玛央宗冰川及冰湖变化初步研究

青藏高原冰川和冰湖是气候变化敏感的指示器.基于1974年的地形图及其生成的DEM数据、1990年和2000年的TM影像、2005年和2010年的ETM+影像、以及2010年和2009年的GPS实测数据,应用3S技术分析了1974—2010年37a来雅鲁藏布江源头杰玛央宗冰川和冰湖的变化特征.结果表明:冰川面积减小了5.02%(21.78km2减小至20.67km2)、冰川末端退缩了768m(速度为21m.a-1);冰湖面积增加了63.7%(0.70km2增加至1.14km2),冰湖体积扩大约9.8×106 m3.普兰县气象站的观测资料表明,近37a来气温呈快速上升趋势,而降雨量明显减少,气候暖干化是杰玛央宗冰川和冰湖变化的主要原因.若该区气候的暖干趋势进一步加剧,必然导致杰玛央宗冰川退缩进一步加剧,冰湖溃决的可能性将会增大.

南极冰盖物质平衡最新研究进展

探明南极冰盖物质平衡状况,对研究全球变暖背景下海平面变化具有重要意义,也是南极冰川学的重要基础工作.在ITASE计划(International Trans Antarctic Scientific Expedition)和ISMASS计划(Ice Sheet MassBalance and Sea Level)的指导下,各国科学家对南极几个主要流域进行了大范围的实地观测,获取了一些重要成果.此外,由于极地测高卫星和重力卫星的应用,南极冰盖整体物质平衡状况评估在近期得到长足发展.无论是实地研究还是卫星遥感,都有其局限性,两者结合可以弥补各自的缺陷,是未来研究的主要发展方向,但目前仍未引起足够的重视.因此,本文综述了南极冰盖物质平衡研究的最新研究进展,将有关研究分局域和洲际尺度进行了介绍,并对国内的研究提出建议.

国际极地年南极大气科学考察

2007年大气科学考察是“2007～2008国际极地年”（IPY）中国行动计划和中国第24次南极考察的重要内容。我院与国家海洋局极地办公室和中国极地研究中心合作，选派汤洁、逯昌贵等赴南极长城站和中山站进行度夏和越冬考察，开展了大气成分本底、臭氧垂直廓线探测、大气边界层和气象观测等科考项目。主要观测项目有：

气候变化对农业生产潜力的影响

气候变化对农业生产潜力的影响中国气象科学研究院气候中心戴晓苏许多观测事实和研究表明，由于人类活动引起的大气中各种温室气体（以ＣＯ２为代表，其它诸如ＣＨ４、Ｎ２Ｏ、ＣＦＣｓ等，浓度的稳定增长，正在影响全球气候，从而将对农业、生态系统、社会经济等各个方面...

ARGO资料同化与海气耦合过程研究

本项目拟利用ARGO浮标等资料进行海洋物理过程、海气交换过程、资料同化以及改进海气耦合模式参数化方案的研究,这对提高我国的短期气候预测水平具有重要的作用.2003年顺利完成年度研究计划,取得的主要成果包括如下几个方面:

北极苔原和海冰地区边界层物理过程的观测研究

国家自然科学基金重点项目“北极苔原和海冰地区边界层物理过程的观测研究”在下列方面取得了较大进展：

北极苔原和海冰地区边界层物理过程观测研究

国家自然科学基金重点项目“北极苔原和海冰地区边界层物理过程的观测研究”，通过了国家自然科学基金委员会地球科学部组织的专家组的质疑、答辩和验收。该项目按原定计划整理、分析了有关的国内外北极考察资料和成果；参加了北极中国黄河站建设和考察；利用我国最新北极考察资料和其它资料，在对考察资料进行可靠性检验的基础上，对北极地气相互作用的物理过程进行研究，基本达到了原定目标。在下列方面取得了较大进展：

厄尼诺现象对热带大气环流影响的研究

应用NMC17年热带格点风及OLR资料,对比分析了厄尼诺年与反厄尼诺年热带环流的差异,发现厄尼诺现象使多年平均位于西太平洋上的最强盛的对流加热区东移到中太平洋,太平洋热带地区东西向对流加热梯度减弱,造成中东太平洋上的Walker环流及西太平洋与印度洋上的反Walker环流场比常年减弱;同时,厄尼诺现象也使中东太平洋地区经向反Hadley环流及美洲大陆上空的Hadley环流减弱。

基于紫外光度法新型臭氧自动监测仪Model 205的性能研究

臭氧作为光化学污染气体逐渐被人们所关注,也成为我国大气环境保护领域关注的重点问题,因此对臭氧进行自动监测就成为了我国环境保护与科学研究的必要手段。为了了解2B Technologies公司生产的Model 205新型便携式臭氧自动监测仪的使用方法与精度性能特点,利用符合标准实验室要求的美国Thermo Fisher Scientific公司生产的Model 49i型臭氧自动监测仪器作为对比,使用Model 49i-ps臭氧校准仪对两台仪器分别进行校准,并于2016年7月28~29日进行了22h的近地面臭氧浓度的实时监测。通过与Model 49i的监测结果进行线性相关分析,发现Model 205的测量结果精度较高,在实际监测工作中具有很好的适用性。

瞬时光气候值的计算

光照如同温度和降水一样,对工农业生产和国民经济建设有密切关系。然而,由于没有常规天然光照观测,目前我国许多地区缺乏光照气候资料,无法满足各有关部门的需要。 太阳辐射与光照有密切关系。通常把光照与太阳辐射值之比称为辐射光当量。在国外,苏联和美国是根据一些测点进行光照与辐射平衡观测的资料。

全球三维环流模式模拟短期气候变化的能力

本文总结评述多种全球三维环流模式模拟短期气候变化的能力。研究表明,全球三维环流模式有能力模拟各种变量的全球平均、纬向平均、年内变化以及地理分布。

天山中部昌吉地区树木年轮与气候要素的关系

本文计算和分析了天山中部昌吉地区6个云杉年表和该地区5个站生长季(5—9月)温度、降水的简单相关和多元相关。介绍了分析两组变量之间关系的典型相关方法、计算步骤、计算结果及其检验。指出干旱、半干旱的昌吉地区,树木轮宽指数(地点平均年表)与生长季温度为负相关,与降水正相关,而且该指数与降水的关系比与温度的关系更显著。后延一年的年轮指数与温度、降水的关系比年轮指数与温度、降水的同时相关显著得多。这为由树木年轮重建气候提供了依据。

引进非常规观测资料的客观分析试验研究

在原“北半球经纬度格点客观分析方法”。(1981)工作的基础上,引进了卫星测风,飞机观测,浮标站观测,船舶地面观测等非常规观测资料,进行分析试验。并增加了1000hPa高度场和温度场的分析及四层湿度场的分析。并且对非常规观测资料在分析质量中的作用进行了试验。试验表明,上述几种非常规观测资料对客观分析要素场的质量提高有重要的作用,特别是对常规观测资料稀少的大西洋和太平洋地区的客观分析的质量有明显的提高。

临安一次沙尘暴过程影响气溶胶物理化学特性演变的初步分析

文章利用 2 0 0 2年 3月 2 9日～ 4月 4日在浙江临安大气本底污染监测站观测的气溶胶粒子质量谱、离子与元素成分的数据 ,结合TOMS卫星的气溶胶指数资料和轨迹模式 ,重点分析在北方沙尘暴输送影响期间临安气溶胶质量浓度尺度分布的演变特点以及气溶胶化学成分与不同空气来源的关系。初步分析结果显示 ,受北方沙尘暴天气影响 ,临安气溶胶质量浓度、离子、元素浓度有明显的尺度分布演变。这种演变与污染物来源和大气污染物的气粒转化有关。沙尘影响前和结束后临安地区气溶胶主要以细粒子为主 (<2 .1μm) ,峰值粒径 0 .6 5～ 2 .1μm ,而受北方地区的沙尘暴影响 ,峰值粒径偏移到 2 .1～ 3.3μm ,且在 7～ 11μm间出现另一个峰值 ,同时临安气溶胶粗粒子中矿物元素显著增加。从离子成分看 ,在整个观测期间SO2 -4与NH+4在细粒子段有很好的一致性 ,而SO2 -4,NO-3与Ca2 + 在粗粒子段有很好的相关 ,尤其是沙尘影响期间NO-3与Ca2 + 有很好的对应关系 。

2003年夏季临安地区大气气溶胶离子成分的尺度分布特征

文中利用2003年夏季在浙江临安大气本底污染监测站观测的资料,分析了临安的气溶胶质量浓度、离子成分的尺度分布特点及主要离子间的相互关系。初步结果显示,该期间临安气溶胶主要以粒径小于2.1μm的细粒子为主,约占总质量浓度的66%,其中粒径小于0.65μm的粒子可达总质量浓度的50%,远高于其他各级尺度段上的粒子浓度。与质量浓度分布相似,可溶性无机离子成分主要集中在粒径小于2.1μm(记为PM2.1)的细粒子中,PM2.1粒子中可溶性无机离子约占所有尺度段(包括所有5级)离子质量浓度总和的88%。其中粒径小于0.65μm的亚微米粒子中的离子质量浓度是细粒子的主要部分,占所有尺度段上离子质量浓度总和的77%。SO42-,NH4+和K+是PM2.1中决定性的离子成分。相关分析和离子平衡表明,PM2.1中SO42-与NH4+和K+有很高的相关,在粒径小于0.65μm的亚微米粒子中,非海盐硫酸盐(Nss-SO42-)主要为(NH4)2SO4,由气-粒转化产生;而在粒径为0.65~2.1μm尺度段,Nss-SO42-除(NH4)2SO4外,可能还有K2SO4,Na2SO4等存在。

珠穆朗玛峰东绒布冰川厚度测量与地形特征分析

冰川地形特征的研究是构建冰川流动模型的基础.根据探地雷达获取的冰川厚度数据(2009年)和1∶5万地形图(1974年),得到沿珠穆朗玛峰东绒布冰川主流线的冰厚度分布以及5条冰川槽谷的形态特征.结果表明:沿东绒布冰川主流线的平均表面坡度约为0.08,平均厚度约为190m,最大厚度约为320m(海拔6 300m);在1974—2009年间沿冰川主流线冰厚度平均减薄约30m;东绒布冰川表碛覆盖区与白冰区尚未分离,目前很可能是一条停滞冰川,冰川末端位于海拔5 540m附近(下游方向);东绒布冰川槽谷形态接近于V型,而不是U型(b指数变化范围约为0.7～1.3).

夏季亚洲—太平洋涛动与大气环流和季风降水

利用ERA-40再分析资料和数值模拟,分析了在亚洲—太平洋区域的大气遥相关以及与亚洲季风降水和西北太平洋热带气旋活动气候特征的关系,探讨了青藏高原加热和太平洋海表温度(SST)对遥相关的影响,结果表明:亚洲—太平洋涛动(Asian-Pacific Oscillation,APO)是夏季对流层扰动温度在亚洲与太平洋中纬度之间的一种"跷跷板"现象,当亚洲大陆中纬度对流层偏冷时,中、东太平洋中纬度对流层偏暖,反之亦然;这种遥相关也出现在平流层中,只是其位相与对流层的相反。APO为研究亚洲与太平洋大气环流相互作用提供了一个途径。APO指数也是亚洲—太平洋对流层热力差异指数,它具有年际和年代际的多时间尺度变化特征,在1958—2001年亚洲与太平洋之间的对流层热力差异呈现出减弱趋势,同时也有显著的5.5a周期。APO形成可能与太阳辐射在亚洲陆地和太平洋的加热差异所造成的纬向垂直环流有关,数值模拟进一步表明:夏季青藏高原加热可以造成高原附近对流层温度升高、上升运动加强,太平洋下沉运动加强、温度下降,从而形成APO现象;而太平洋年代际涛动和赤道东太平洋的厄尔尼若现象对APO的影响可能较小。当夏季APO异常时,南亚高压、欧亚中纬度西风急流、南亚热带东风急流以及太平洋上空的副热带高压都出现显著变化,并伴随着亚洲季风降水及西北太平洋热带气旋活动异常。过去40多年来的长江中上游地区夏季变冷与APO有关,可能是全球大气环流年代际变化在该区域的一种反映。APO异常信号可以传播到南、北两极。此外,亚洲—太平洋之间的这种遥相关型也出现在其他季节。